N PIANTE OSSERV.

N PIANTE SINTOM. % PIANTE SINTOM. 3059 90 1645029 5080025 <700 <9000 25/08/2010 237 30 3 10 4514 209 1660029 5110025 <700 <9000 11/08/2010 223 30 3 10 3843 366 1653029 5104025 <700 <9000 10/08/2010 222 30 1 3 4319 503 1658029 5105025 <700 <9000 19/08/2010 231 23 18 78 4439 528 1659029 5130025 <700 <9000 09/08/2010 221 30 1 3 3807 542 1653029 5068025 <700 <9000 23/08/2010 235 10 3 30 3878 590 1653029 5139025 <700 <9000 09/08/2010 221 20 9 45 3915 500 1654029 5081025 <700 9000-18000 17/08/2010 229 30 21 70 2224 505 1636029 5100025 <700 9000-18000 25/08/2010 237 12 3 25 3617 545 1651029 5068025 <700 9000-18000 17/08/2010 229 13 1 8 9267 644 1710029 5113025 <700 9000-18000 20/08/2010 232 9 4 44 874 421 1622029 5080025 <700 >18000 25/08/2010 237 15 7 47 4111 470 1656029 5087025 <700 >18000 10/08/2010 222 10 1 10 3440 664 1649029 5081025 <700 >18000 13/08/2010 225 13 3 23 2034 678 1634029 5100025 <700 >18000 19/08/2010 231 30 7 23 4536 714 1660029 5132025 >700 <9000 09/08/2010 221 30 2 7 7449 724 1691029 5100025 >700 <9000 26/08/2010 238 13 5 38 2730 834 1641029 5131025 >700 <9000 05/08/2010 217 23 5 22 6428 839 1680029 5124025 >700 <9000 26/08/2010 238 20 16 80 8309 1047 1700029 5105025 >700 <9000 20/08/2010 232 20 13 65 4760 769 1663029 5071025 >700 9000-18000 17/08/2010 229 30 30 100 9931 838 1717029 5112025 >700 9000-18000 19/08/2010 231 30 1 3 3561 904 1650029 5107025 >700 9000-18000 09/08/2010 221 30 20 67 3431 1208 1649029 5072025 >700 9000-18000 11/08/2010 223 30 21 70 3707 1272 1652029 5063025 >700 9000-18000 04/08/2010 216 30 4 13 2602 824 1640029 5098025 >700 >18000 27/08/2010 239 30 25 83 4305 1001 1658029 5091025 >700 >18000 03/09/2010 246 30 18 60 4115 1042 1656029 5091025 >700 >18000 25/08/2010 237 30 20 67 3387 1379 1648029 5123025 >700 >18000 19/08/2010 231 15 7 47 5207 1562 1667029 5138025 >700 >18000 04/08/2010 216 10 1 10

Discriminando i quadrati secondo il valore di AOT40 pari a 18.000 µg m-3 h - valore stabilito dalla direttiva europea come livello critico per la protezione della vegetazione - sono state calcolate le percentuali di quadrati che ricadono nelle seguenti tre classi:

- quadrati in cui la presenza di piante sintomatiche è infrequente, ≤ 20%;

- quadrati in cui la presenza di piante sintomatiche è mediamente frequente, compresa tra 20% e 60%;

- quadrati in cui la frequenza di piante sintomatiche è abbondante, ≥ 60%.

Dalla Figura 9 emerge una maggiore frequenza di quadrati con una percentuale bassa - media di

piante sintomatiche (≤ 20%; 20%-60%) in corrispondenza di valori di AOT40 inferiori a 18.000 µg

m-3 h; al contrario, quelli con alta percentuale di piante sintomatiche (≥ 60%) sono più frequenti in

corrispondenza di valori di AOT40 maggiori di 18.000 µg m-3 h.

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 <18.000 >18.000 AOT40, µg m-3 h C e ll e 1 x 1 k m , % Piante sintomatiche ≤ 20% Piante sintomatiche 20-60% Piante sintomatiche ≥ 60%

Figura 9. Percentuale di quadrati con tre diverse frequenze di piante sintomatiche suddivisi in due classi di valori

di AOT40, inferiori e superiori a 18.000 µg m-3 h (media 2007-2010).

Discussione e conclusioni

L’obiettivo di questo lavoro era verificare – in condizioni reali di campo – le potenzialità di V. lantana come bioindicatore degli effetti dell’ozono sulla vegetazione. Nota la sua sensibilità e specificità di risposta nei confronti dell’ozono, nonché la sua ampia diffusione sul territorio, occorreva dimostrare altri due importanti requisiti:

V. lantana risponde all’ozono durante il periodo vegetativo?

V. lantana manifesta una risposta quantitativa in relazione con i livelli di esposizione all’ozono? E’ stato innanzitutto verificato che, su questa specie, i sintomi fogliari indotti dall’ozono sono di facile riconoscimento anche in campo e su piante spontanee. Quest’aspetto è particolarmente

importante poiché il rilievo dei sintomi fogliari è sempre più considerato una tecnica rapida ed economica per valutare situazioni di stress delle piante imputabili ad inquinanti (Doley, 2010). Lo sviluppo temporale dei sintomi - verificatosi principalmente da luglio a settembre - è avvenuto in modo peculiare, con un’anticipata insorgenza ed un più rapido incremento della frazione di piante sintomatiche nel sito ad alto ozono rispetto a quello a basso ozono. Questo comportamento può essere imputabile a diversi fattori. E’ noto che le concentrazioni di ozono in aree montane tendono ad aumentare con la quota (Bytnerowicz et al., 2004); data la co- variazione delle variabili ambientali (T e U.R.) con la quota, le concentrazioni più alte di ozono sono state riscontrate dove l’umidità relativa era più alta e la temperatura (relativamente) più bassa: questa situazione può aver favorito un maggior assorbimento stomatico di ozono a Margone (sito ad alto ozono) rispetto a Lasino.

Le differenze tra i due siti in termini di frequenza di sintomi fogliari hanno mostrato un andamento analogo a quello delle differenze del contenuto di clorofilla: pur trattandosi di un indicatore non specifico per l’ozono, il contenuto di clorofilla misurato tramite SPAD potrebbe comunque essere utilizzato per evidenziare un generico stato di sofferenza della pianta. Per quanto riguarda i risultati ottenuti con l’analisi della fluorescenza, è stato messo in evidenza un calo dell’efficienza fotosintetica (Performance Index) contemporaneo all’insorgenza e diffusione dei sintomi fogliari. Interessante è inoltre la diminuzione precoce - quasi un mese prima della comparsa dei sintomi fogliari - riscontrata per l’ampiezza della fase I-P. Ciò indica una riduzione nella capacità di gestire il flusso di elettroni da parte degli accettori finali del sistema fotosintetico, fenomeno che comporta la presenza di elettroni liberi in grado di provocare la produzione di ROS (Reactive Oxygen Species). Tali sostanze sarebbero la causa di processi di foto-ossidazione del contenuto cellulare che determinerebbero lo sviluppo dei sintomi fogliari. L’ampiezza della fase I-P è già stata individuata da altri autori (Bussotti et al., 2011) come indicatore specifico di danno da ozono. Con il secondo lavoro in campo è stato verificato che, a parità di range di valori di AOT40, le piante sintomatiche sono mediamente più frequenti alle quote più elevate, ed in genere le aree con una maggiore percentuale di piante sintomatiche sono più frequenti a valori di

AOT40>18.000 µg m-3 h. Questo risultato conferma quanto già osservato con il primo studio in

campo e dunque anche l’ipotesi che, alle quote superiori, si verifichino condizioni più favorevoli all’assorbimento stomatico dell’ozono e di maggior stress ossidativo: tali eventi potrebbero far sì che le piante non riescano a mettere in atto tempestive e/o sufficienti strategie difensive nei confronti dell’ozono e che dunque il danno si manifesti più intensamente e più precocemente. In sintesi, dai risultati ottenuti si può concludere che la specie arbustiva V. lantana L. sembra adatta per valutare in maniera qualitativa l’impatto potenziale dell’ozono sulla vegetazione. L’uso di specie spontanee come bioindicatori offre alcuni vantaggi pratici, ad esempio per studi in aree remote e su larga scala, dove il mantenimento di piante esposte ad hoc sarebbe - tra l’altro - difficoltoso. Occorre però tenere in considerazione che l’uso di specie spontanee introduce anche alcuni elementi di “disturbo”, quali la variabilità genotipica e fenotipica all’interno della specie, che

possono comportare una certa variabilità nella risposta del bioindicatore e dunque difficoltà nell’interpretazione dei risultati (Falla et al., 2000). Tali fattori possono essere in parte controllati adottando un appropriato disegno sperimentale (Bussotti et al., 2005; Ferretti and Cozzi, 2002) ed implementando procedure di Quality Assurance negli studi di biomonitoraggio (Ferretti, 2011; Ferretti et al., 2009)

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4.3 Sintomi attribuibili ad ozono sulla vegetazione

spontanea forestale

Antonella Cristofori1, Fabiana Cristofolini1, Elena Gottardini1, Marco Ferretti2

1

Fondazione Edmund Mach, Centro Ricerca ed Innovazione IASMA, Dipartimento Agro- ecosistemi Sostenibili e Biorisorse, Via E. Mach 1, 38010 San Michele all'Adige, (TN), Italia

2

TerraData environmetrics, via L. Bardelloni 19, 58025 Monterotondo M.mo, Grosseto, Italia

Riassunto. Le mappe di rischio potenziale da ozono per la vegetazione evidenziano una situazione

critica per le foreste trentine. Nell’ottica di valutare quindi gli effetti di questo inquinante sulla

vegetazione spontanea provinciale,è stato realizzato uno studio sulla presenza di danni causati da

ozono, espressi come sintomi fogliari specifici. A tale scopo sono stati considerati un sito di Livello II (Passo Lavazé) e sei siti di Livello I della rete ICP Forests. Questi ultimi sono stati selezionati tra quelli con valori di esposizione più bassi del limite UNECE (3 siti con AOT40 <5.000 ppb h) e quelli con i valori più alti di esposizione (AOT40 > 25.000 ppb h). I risultati mostrano come, nonostante la vegetazione forestale trentina sia esposta ad alti livelli di ozono, i sintomi specifici sulla vegetazione spontanea siano infrequenti. I sintomi di altra natura (biotici ed abiotici) sono invece frequenti e sulle latifoglie sembrano aumentare di intensità nel corso della stagione vegetativa soprattutto nei siti con maggiore esposizione ad ozono.

Parole chiave: sintomi fogliari, alberi forestali, rischio potenziale, AOT40

Abstract. Ozone risk maps for vegetation show a critical situation for Trentino forests. In order to

evaluate the ozone effects on native vegetation, a survey on foliar symptoms was carried out at one ICP Forests Level II forest site (Passo Lavazé) and six Level I sites. Level I sites were selected according to the UNECE Critical Level (AOT40<5,000 ppb h), with three sites with distinctly low exposure (AOT40 < 5,000 ppb h) and three sites with distinctly high exposure (AOT40 > 25,000 ppb h). Results show that, despite the forest vegetation is exposed at high ozone levels, visible injury is infrequent. Symptoms due to other (biotic and abiotic) causes, instead, are frequent and – in broadleaves – they increase along the growing season, and to a greater extent at the sites with high ozone exposure.

Keywords: foliar symptoms, forest trees, potential risk, AOT40

Introduzione

Le mappe di rischio potenziale da ozono per la vegetazione preparate per la provincia di Trento (Capitolo 3) evidenziano una situazione piuttosto allarmante, con gran parte della vegetazione forestale e semi-naturale esposta a livelli potenzialmente dannosi di ozono. Il progetto Ozone EFFORT ha quindi previsto una fase di verifica in campo sui reali effetti dell’ozono sulla vegetazione in provincia di Trento. L’ozono è un inquinante che non lascia residui chimici misurabili con tecniche analitiche, ma provoca nelle piante dei danni fogliari piuttosto specifici, con morfologia caratteristica e ben identificabile (Innes et al., 2001). Gli effetti sulla vegetazione

dei sintomi fogliari visibili su bioindicatori specifici introdotti, come la cultivar di tabacco Nicotiana tabacum L. Bel-W3 (Capitolo 4.1), o spontanei, come il Viburnum lantana L. (Capitolo 4.2). Il passo successivo è stato quello di verificare la presenza dei sintomi sulla vegetazione forestale spontanea presso i siti di Livello I e II della rete trentina di monitoraggio forestale. I risultati di questo studio, per il quale è stata utilizzata una metodologia ampiamente applicata da programmi di monitoraggio sia europei (Manuale UNECE, 2004) che americani (USDA Forest service, Skelly et al., 1987), sono presentati in questo capitolo.

Materiali e metodi

Le osservazioni dei sintomi fogliari da ozono sulla vegetazione forestale sono state effettuate nel corso delle stagioni vegetative presso i seguenti siti forestali:

- sei siti di Livello I: Bedollo, Castello Tesino, Pejo, Tonadico, Condino e Concei; i rilievi sono stati condotti in due momenti successivi della stessa stagione vegetativa 2008 (12-26/6/2008 e 1- 4/9/2008) e a settembre 2009;

- il sito di Livello II di Passo Lavazé; i rilievi sono stati condotti dal 2008 al 2011 nei seguenti periodi: 17/9 – 8/10/2008, 24/9/2009, 20/8/2010, 24/8/2011;

- siti di Margone e Monte Terlago; i rilievi sono stati condotti il 28/8/2008, durante gli esercizi di

intercalibrazione nell’ambito del 9th UNECE/ICP-Forests Intercalibration Course on the

Assessment of Ozone Visible Injury, (27-29 agosto 2008, San Michele all’Adige, TN).